Grupo 4: o grupo do titânio

Quatro elétrons externos e o estado +4

Cada membro tem dois elétrons d e dois elétrons s fora do cerne: o titânio é [Ar] 3d² 4s², o zircônio [Kr] 4d² 5s² e o háfnio [Xe] 4f¹⁴ 5d² 6s². Usar os quatro dá o estado +4 encontrado em seus óxidos, TiO₂, ZrO₂ e HfO₂. O titânio também pode ser +2 ou +3, mas o zircônio e o háfnio quase sempre ficam em +4.

Esses metais reagem facilmente com o oxigênio, mas a fina película de óxido que se forma sela a superfície, de modo que, em condições cotidianas, quase não sofrem corrosão.

Descendo o grupo: mais pesados e mais difíceis de fundir

Ao contrário dos metais dos grupos 1 e 2, os metais do grupo 4 fundem em temperaturas mais altas à medida que se desce: 1941 K para o titânio, 2128 K para o zircônio e 2506 K para o háfnio. A eletronegatividade diminui um pouco, de 1,54 para 1,33 e 1,3.

A densidade mostra um salto notável. O zircônio tem 6,52 g/cm³, mas o háfnio tem 13,31 g/cm³, cerca de duas vezes mais denso. A série dos lantanídeos, que vem logo antes do háfnio, contrai seus átomos, de modo que um átomo de háfnio tem quase o mesmo tamanho que um de zircônio, mas carrega quase o dobro da massa. Os dois são gêmeos tão parecidos que o háfnio passou despercebido nos minérios de zircônio até 1923.

Onde você encontra o grupo 4

O dióxido de titânio é o pigmento branco brilhante de tintas, papel, pasta de dente e muitos protetores solares. O titânio metálico é resistente e leve, 4,506 g/cm³ contra 7,874 g/cm³ do ferro, por isso é usado em aeronaves, quadros de bicicleta e implantes de quadril e dentários que o corpo aceita bem. Ligas de zircônio revestem o combustível dos reatores nucleares porque o zircônio deixa os nêutrons passarem, enquanto o háfnio absorve nêutrons e é usado em barras de controle. A zircônia cúbica, uma imitação barata de diamante, é dióxido de zircônio.

Rutherfórdio

O rutherfórdio (104), nomeado em homenagem a Ernest Rutherford, é radioativo e só foi produzido poucos átomos de cada vez, de modo que seu ponto de fusão e sua densidade nunca foram medidos. Experimentos breves sugerem que ele forma compostos muito parecidos com os do zircônio e do háfnio.